GIS - vhodný prostředek pro integrované studie výzkumu lokalit uvažovaných pro hlubinné úložiště radioaktivních odpadů. Autoři: J. Mikšová 1, L. Pospíšil 2, L. Kučera 3, K. Martínek 4, J. Rejl 5, J. Slovák 6 1. Správa úložišť radioaktivních odpadů 2. Geoinform Consultants 3. GISAT 4. Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy 5. Aquatest Abstrakt: Jedním z dílčích úkolů projektu Provedení geologických a dalších prací pro hodnocení a zúžení lokalit pro umístění hlubinného úložiště zadaného VOS v roce 2003 byla analýza družicových a leteckých snímků šesti vybraných lokalit na území ČR o celkové ploše.. Cílem této analýzy bylo ověření homogenity horninových masívu, resp. provedení komplexní detailní morfotektonické studie zkoumaných území a následné sestavení hypotetického kinematického modelu. K jejímu vyhotovení byly využity radarové družicové snímky RADARSAT, optické druž. snímky Landsat 7 ETM+, letecké černobílé snímky, DMT a množství archivních dat z geovědních disciplín (letecká geofyzikální měření, gravimetrická měření, seismická aktivita atd.). Na vybrané lokalitě bylo rovněž provedeno porovnání vypovídací schopnosti snímků RADARSAT a QuickBird s ohledem na budoucí monitoring dané lokality. Zpracování bylo provedeno zejména s využitím software Geomatica OrthoEngine. Výsledná interpretace byla provedena do mapových měřítek 1:25 000 a 1:50 000 v systému S-JTSK. Úvod Současná dostupnost obrazových dat dálkového průzkumu Země a moderní metody jejich zpracování dovolují posoudit různá hlediska tektonické predispozice vývoje reliéfu a provést analýzu jeho exodynamického vývoje. Výstupem jsou pak informace o průběhu tektonických struktur různých řádů, jejich vzájemných vazeb a návaznostech a o blokovém členění území každé lokality. Z hlediska komplexnosti geodynamického sledování vybraných lokalit pro umístění hlubinného úložiště byla zvolena metodika založená na plném využití dnes hojně dostupných panchromatických, multispektrálních a radarových dat DPZ s využitím současných moderních metod jejich vyhodnocení. V projektu posuzování vybraných lokalit spočívalo využití metod DPZ ve vytvoření těchto základních vrstev: vytvoření obrazových a situačních podkladů pro vybrané lokality na základě optických družicových multispektrálních snímků, tyto data současně sloužily k základní tektonické a geodynamické analýze regionu, využití digitálního modelu reliéfu pro zvýraznění a interpretaci morfotektonických prvků zemského povrchu regionu, využití radarových družicových snímků pro detailní morfotektonickou analýzu území vybraných lokalit, využití leteckých snímků pro interpretaci detailních morfotektonických prvků a jevů spojených s exogenní dynamikou na území vybraných lokalit, a
využití geofyzikálních dat mapy tíhových, magnetometrických, gamaspektrometrických a elektromagnetických anomálií, které sloužili k verifikaci interpretace údajů DPZ a posouzení homogenity vybraných území. Spolu s dalšími datovými podklady tak bylo možné zpracovat komplexní morfotektonickou studii, zahrnující geomorfologické a geofyzikální zhodnocení území a strukturně tektonickou analýzu vedoucí k hypotetickému kinematickému modelu území. Hlubinné úložiště radioaktivního odpadu Budování hlubinného úložiště vysoce radioaktivních odpadů a vyhořelého jaderného paliva je řešením existujícího ekologického problému. Vybrat lokalitu pro hlubinné úložiště a zároveň prokázat její vhodnost z hlediska bezpečnosti a dlouhodobé funkčnosti úložiště není jednoduchý úkol. Vedle přísných geologických požadavků bude při výběru zvažováno mínění veřejnosti a další, např. sociální a ekonomická kritéria. Výběr bude probíhat ve 3 etapách. V první etapě "Hodnocení celého území ČR" bylo na základě archivních údajů doporučeno 6 lokalit pro zahájení geologických prací (Obr.1). Metody DPZ byly nasazeny v druhé etapě "Zužování území lokalit" spolu s leteckým geofyzikálním měřením. Po vyhodnocení získaných dat bude zmenšen rozsah území lokalit. Geologické činnosti v poslední etapě "Charakterizace lokalit" budou zahrnovat vrtné práce. Obr.1: Situace vybraných lokalit pro hlubinná úložiště radioaktivního odpadu. Hlubinné úložiště je určeno pro přijetí všech radioaktivních odpadů, které není možné bezpečně uložit v existujících úložištích. Jedná se zejména o dlouhodobé středně aktivní a vysoce aktivní odpady z jaderné energetiky, z výzkumných a průmyslových pracovišť, a o vyhořelé jaderné palivo, bude li prohlášeno za odpad. Bezpečnost uložení odpadů a dlouhodobá schopnost úložiště izolovat odpady od životního prostředí bude zajištěno konstrukčními bariérami a především vhodným geologickým prostředím. Úložné prostory budou v hloubce 500 1000 m pod povrchem (obr.2) Palivo bude umístěno ve speciálních kontejnerech, volné prostory mezi kontejnery a horninou budou vyplněny speciálními výplňovými materiály (na bázi bentonitu). Obslužné chodby budou vyplněny
směsí bentonitu a drcené vytěžené horniny. Povrchový areál bude zajímat plochu cca 19 ha, kterou lze zmenšit umístěním některých objektů v podzemí. Obr.2: Schéma modelu úložiště radioaktivního odpadu. Stručná geologická charakteristika Vybrané lokality pro úložiště radioaktivního odpadu (URO) se nachází v prostoru dvou jednotek v bohemiku a moldanubiku. Jejich prostorové umístění je schématicky znázorněno na pozadí mapy vybrané z kompletu strukturně-geologických map ČR a na schématu vzniklých kombinací digitálního modelu reliéfu upraveného ( nasvíceného ) pro zvýraznění S-J resp. V-Z strukturních prvků a geologické mapy (Obr. 3) resp. družicové mozaiky. Obr.3: Zjednodušená geologie Českého masívu (Kučera et al., 2004)
Multidisciplinárně orientovaný tým se zaměřil na revizi původních mapových dat a jejich doplnění na základě interpretace družicových a leteckých snímků. Cílem projektu bylo : vymezit hlavní, dominující tektonické systémy definovat význam a jejich případnou funkci a na základě strukturních dat vymezit jejich možný kinematický charakter GIS technologie Geografické informační systémy (GIS) jsou dnes široce a rychle rozvíjející technologie umožňující prostorovou a časovou analýzu datových souborů. Velkou předností je pak vyhotovení nespočet typů individuálních nebo mnohonásobných analýz uspořádaných do jednotlivých mapových vrstev. Na základě těchto mapových vrstev je možno získat interaktivní a dynamické zhodnocení každého území formou barevného, rozměrového atributu, nebo formou mocnosti, rozměru a stylu. Tato forma zpracování našla uplatnění i v rámci našeho projektu (Obr. 4). Doplněním dalších geofyzikálních vrstev se získal nezávislý verifikační prostředek nejen pro vymezení povrchových strukturních a geodynamických struktur a jejich vazeb, ale i pro hloubkovou analýzu, což v tak málo prozkoumaných oblastech jaké představují vybrané lokality pro URO, představuje je cennou informaci. Obr. 4: Příklad interpretace vybrané lokality Pačejov. Černě jsou znázorněny zlomy objevující se v geologických mapách. Modré línie jsou nově zjištěná rozhraní z údajů DPZ. Výsledky a možnosti dalšího uplatnění Analýza materiálů DPZ (snímky Landsat ETM+, Radarsat, DMT a leteckých snímků) přinesla nové informace o tektonice, puklinových systémech, strukturních a tektonických
rozhraních na jednotlivých lokalitách. Zjištěná data však ještě budou být verifikována terénním nebo terénním geofyzikálním průzkumem. Ve výsledcích jsou zohledněny a konfrontovány i výsledky dřívějších geofyzikálních prací poskytnutých před zahájením projektu (tíhová, magnetická a radiometrická data). V další fázi projektu pak tato data budou detailně konfrontována jak s poznatky z letecké geofyziky, tak terénními rekognoskacemi včetně geofyzikálních měření na vybraném polygonu metodou VDV. Smyslem dosud provedených výzkumných prací na jednotlivých lokalitách bylo shrnutí veškerých relevantních informací pro potřeby řešení projektu a provedení nových analýz (DPZ) a výzkumných měření (letecká geofyzika). Verifikace těchto podkladů v následující terénní rekognoskaci a interpretace povede k návrhu zúžených lokalit pro další, již etapy průzkumné etapy výběru lokality pro budoucí hlubinné úložiště v České republice. V porovnání se stávajícími geologickými mapami jde o podstatný nárůst informací o tektonických poměrech. Vzhledem k tomu, že veškeré data a výsledky byly geo-rektifikovány nabízí se jejich další možné využití nejen pro geologické mapování, ale i pro veřejnou správu, další výzkumné projekty atd. Pro tyto účely by však měla vzniknout nová centrální databáze zlomů, tak jak je to známé z USA, nebo i Slovenska, kdy by byly registrovány a podchyceny veškeré výsledky o tektonických poměrech jednotlivých zpracovávaných lokalit, včetně vstupních zdrojových informací. Databáze by zahrnovala všechny zlomy a další lineární struktury stávající (převzaté ze základních geologických a strukturních map a dalších publikovaných zdrojů) i nově interpretované. Ke každému grafickému prvku bude připojena dílčí datová báze zahrnující údaje o typu struktury, zdroji/autorovi, prostorové přesnosti, spolehlivosti, délce, hloubkovém dosahu, kinematice, seismických a dalších geofyzikálních projevech, u nově interpretovaných struktur také na základě jakých distančních dat je interpretován, ad. Nejvhodnějším datovým formátem pro databanku zlomů se jeví geodatabáze ESRI, která umožňuje definovat nejen logické, ale i prostorové vztahy mezi jednotlivými položkami. Doporučení a závěr Použití metod DPZ pro studium tektonických podmínek v územích vybraných pro úložiště radioaktivního odpadu (URO) bylo založeno na studiu dat DPZ různorodého charakteru, které umožňují analyzovat prvky a struktury velikostí a šířky od několika metrů až po délky řádově desítek kilometrových. Mezi jednu z důležitých podmínek úspěšnosti aplikace metod DPZ se uvádí následující postup zpracování: nezávislé na geologických znalostech a poznatcích, zpracování všech dostupných snímků a fotomap, následná verifikace s geofyzikálními a geologickými poznatky a souběžné zpracování resp. konfrontace s mapujícím geologem. V této části projektu byl proveden první krok - interpretace DPZ. Druhý a třetí krok verifikace a konfrontace výsledků získaných z různých metod bude realizován v pozdějších etapách. Ze zpracováni vyplynuly některé nové úkoly a možnosti pro geologii Českého masívu obrovské množství informací využít a zužitkovat pro paralelní a budoucí nové projekty. Proto doporučujeme následující postup verifikace a využití výsledků interpretace DPZ pro jednotlivé lokality: a. Ověřit výsledný kinematický model pomocí strukturních měření na vybraných místech lokality. b. Provést verifikaci charakteru a typu hlavních rozhraní (zlomů) vymezujících jednotlivé aktivní hráste pomocí geofyzikálních metod, na příčných protínajících liniích. c. Provést modelování strukturních a granitových intruzí podílejících se na účincích tíhových minim a distribuci magnetických anomálií v daných lokalitách.
d. Prověřit vztah bazaltového vulkanismu k příslušným zlomovým systémům. e. Zpracovat a zařadit interpretované zlomové a puklinové systémy do jednotné databáze zlomů, která by v budoucnu měla být vytvořena pro celé území České republiky. Poděkování Dovolujeme si touto formou poděkovat Správě úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO) a Sdružení GeoBariéra společností AQUATEST, a. s. a Stavební geologie GEOTECHNIKA a. s. za umožnění prezentovat získané výsledky širší odborné veřejnosti. Reference Pospíšil L., L. Kučera, K. Martínek a J. Rejl, 2004. Analýza družicových a leteckých snímků. Závěrečná zpráva projektu: Provedení geologických a dalších prací pro hodnocení a zúžení lokalit pro umístění hlubinného úložiště, Sdružení GeoBariéra, Praha, 63s.